淺析應用物理專業的《電工電子學》教學

魯俊超

摘要：文章針對應用物理專業《電工電子學》的教學，簡要分析這一課程的特點，從教材選用、能力培養、興趣引導和教學手段等方面對《電工電子學》教學提出一些教學舉措，同時也對非電專業的《電工電子學》提出建議，以便更好地開展應用物理專業的《電工電子學》教學工作，更好地為應用物理專業的學生服務。

關鍵詞：應用物理;電工電子;教學方法

中圖分類號：G642.41 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2015）35-0155-02

《電工電子學》是應用物理專業的一門專業必修課，在整個課程體系中占有重要的地位，是培養學生設計能力和創新精神的重要課程。在內容上，主要包含電路、電機、模擬電路和數字電路等。該課程的專業理論和實踐性較強。對于應用物理專業的學生，由于缺少相關課程的支撐，在后續課程中的應用也較少，因而，在該課程的教學中存在一定難度。本文從教材選用、能力培養、興趣引導及教學手段等幾個方面做了一些探索，旨在提高應用物理專業《電工電子學》課程的教學效果，希望能對其他院校理科專業的《電工電子學》教學提供一些借鑒。

一、選用合適教材，突出能力培養

《電工電子學》的教材鱗次櫛比，可以根據專業方向和學時安排進行合理選擇。在前期教學中，河南工業大學針對應用物理專業的學生選用的教材是秦增煌主編的《電工學》（上、下冊），學時安排是：兩個學期各72學時（包含60學時的理論教學和12學時的實驗教學）。但在教學過程中發現，學生對該課程的知識要求不斷提高，更有學生考研想轉向電類專業，因此，這套教材已不滿足當前學校應用物理專業的教學需求。后來，學校及時修訂教學大綱，將教材更換為邱關源主編的《電路》（第五版）、康華光主編的《電子技術基礎——模擬部分》（第五版）和閆石主編的《數字電子技術基礎》（第五版）。將上、下學期的學時調整為90學時和72學時（各含12學時的實驗教學）。改革后，學生的學習積極性明顯提升，教學效果也獲得顯著提高，并且對學生的考研和就業也是一種助力。

相關電路知識的學習可能對理科學生的專業學習幫助有限，但在培養他們分析、解決問題以及創新思維的能力方面卻能讓學生長期受益。因而，在教學中，學校以學生為主體，在傳輸知識的同時，突出能力培養。在每次課上，教師會留出10分鐘的課堂討論時間，給學生一些與生活相關的設計性題目，讓他們自由想象，提出問題，給出初步方案。在作業的安排上，學校不搞題海戰術，通常會挑選一些典型的題目，甚至就同一道題目鼓勵學生用兩種以上的方法求解。比如，對于含有受控源電路的戴維寧等效，在求等效電阻時，除了外加電源法和求開路電壓、短路電流法外，還會鼓勵學生用受控源的等效變換法進行求解。這樣，在做作業的時候，學生不僅會深刻地理解相關知識，同時也會開闊思路，培養創新能力。有時，掌握相關的專業知識不是最重要的，比這更重要的是學生想象力的提升和對本專業的好奇心。學生一旦對某方面的知識產生濃厚的興趣，今后的學習就是一項輕松愉快的享受過程。學習也由被動接受和灌輸轉變為主動探究和摸索，學習也由壓力變成一種愉快的成長，這種轉變對學生來說是最重要的。

二、利用多媒體教學，做好興趣引導

多媒體在現代課堂教學中起著重要作用，可以讓一些煩瑣、枯燥的理論知識變得生動、直觀。在課件制作上，我們會盡量減少抽象的文字和公式，而以動畫和圖片為主。比如，在講解觸發器的相關內容時，課件全部采用動畫和圖片，讓學生按照動畫演示，分析電路的結構，歸納觸發器在不同賦值時的邏輯功能。再如，集成運放這一章的內容對學生來說，要想完全掌握有一定的難度，在講解時，我們會給學生展示大量的實物圖片，用動畫效果展現集成運放的工作過程，在形成直觀印象的基礎上，引出理想集成運放的特征，讓學生自己思考，得到理想集成運放的轉移特性，總結出分析集成運放電路的基本依據。讓學生參與課堂教學，這不僅能夠更深刻地理解課堂知識，還能激發他們的學習興趣。課堂教學不應該是教師的“一言堂”，教學應該是教師和學生共同參與的一個過程，尤其應突出學生的主體地位，才能真正改變過去那種低效的傳統應試教學模式，真正走向素質教育，讓學生的綜合素質得到本質的提高，畢業后找到更好的工作，適應這個競爭激烈的社會。

啟發式教學是引導學生學習興趣的重要教學手段。針對應用物理專業的特點，在新內容的講解上，盡可能從他們熟悉的物理原理出發，引入相關知識。比如，在講解基爾霍夫定律時，讓學生回顧電流的形成和電場力做功，從而得到電流的連續性和電場力的保守性，進而在講解結點、支路和回路等相關概念的基礎上，掌握基爾霍夫定律。再如，在講解相量概念時，教師可以讓學生自己來講解物理中的“旋轉矢量法”。這不但能將新概念和已知知識建立起對應關系，對學生理解新知識也會起到事半功倍的效果。

三、引入課堂實驗，提高設計能力

純粹的課堂講授，特別是“填鴨式”教學會讓學生感到疲倦，無所適從，引入課堂實驗，不僅可以激發學生興趣，同時也會讓學生將知識學以致用，加深對相關內容的理解和牢固掌握。Multisim是一款功能強大的仿真軟件，可以讓學生不受實驗條件的限制進行實驗。在教學中，對較難理解的教學內容，教師可以在課堂上用Multisim軟件構建一個仿真電路，展示實驗結果。比如，在講解替代定理時，可以設計若干仿真電路，利用軟件中的虛擬儀器進行測量并對結果進行分析，從而讓學生對定理的內容獲得一個直觀的印象，加深理解。再如，在講解組合邏輯電路的設計時，可以在已有提示的基礎上，給學生布置一個仿真作業（如四人搶答器或電子秒表等）。這樣，在掌握知識的同時，也會培養學生的動手能力，激發學習興趣，增強學習信心。任何知識都不能只停留在理論層面，必須讓學生積極動手動腦，親身去實踐、去操作。只有在操作過程中，學生才能發現自己理論知識的掌握情況，才能在以后的學習中有目的地進行查漏補缺，才能更好地學習理論專業知識。而且，實踐的過程有助于增強學生對已有知識的記憶，使這些專業知識得到更好的鞏固和理解，突發新的靈感，提高創新能力。

除了課堂仿真實驗外，更重要的是通過實物實驗來提高學生的設計能力。我們在每一個學期都會安排12個學時的課內實驗。針對應用物理專業沒有專業電工實驗室的問題，我們會與學校的電氣學院合作進行實驗教學。在實驗內容的選擇上，著重于那些技巧性強、設計思路靈活的實驗。比如，在電路部分，我們選擇的是戴維寧定理和諾頓定理及RLC電路的串、并聯諧振和集成運放電路等;在模擬電路和數字電路部分，我們選擇的是共射極放大電路、帶倒計時功能的四人搶答器及電子秒表等。在實驗時間的安排上，我們在每講過一個相關內容后，馬上安排相關實驗，這樣能夠促進學生對相關知識的掌握。在實驗完成后，我們會要求學生提交實驗報告，并總結實驗中的問題，提出改進措施。通過這些實驗，學生不僅可以掌握相關知識，更重要的是可以學習一定的實驗設計方法，提高設計能力，增強應用物理專業的就業競爭力。

四、注重知識目標，兼顧考研學生

就業是高等院校培養學生的基本目標之一。目前，應用物理專業學生的就業率逐年加大，而且一部分學生在考研時會轉向電類專業。針對這種情況，在課程教學上，教師可以在完成教學大綱知識目標的同時，兼顧考研學生。對于教材中的一些選講內容，可以抽出少量課時進行講授，供學有余力和考研學生選學。在習題課的安排上，在講解教材習題之外，也可以加入一些考研題目，這些習題并不要求全部學生都掌握，僅供有考研需求的學生參考。除了正常的答疑時間外，教師可以為考研學生留出專門的答疑時間，并在研究生考試前，為考研學生進行專門的輔導。

五、結語

隨著電子技術的不斷進步，《電工電子學》已經成為理工科專業的一門重要課程，在學生的知識掌握、能力培養及考研就業方面占據重要的地位。本文根據筆者近年來的教學實踐給出一些淺顯的改革措施和教學心得，以期對廣大教師與學生有所幫助。近年的教學探索和實踐表明，這些舉措對應用物理專業《電工電子學》課程的教學及其在激發學生興趣、提升設計能力及提高就業競爭力等方面有很好的效果。作為理科專業《電工電子學》的教師，仍需要更加深入地進行教學實踐，不斷修正、發展教學模式，使改革更加完善、深刻，達到更好的教學效果。

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